液化天然气(LNG)发动机汽化器的研究

摘要

现如今，能源问题和环境问题这两个全世界范围内的难题不断困扰着全人类。随着经济的不断发展，汽车保有量也在逐年上升，人们对石油资源的需求也在逐年上升。巨大的汽油、柴油的消耗使得环境问题也越来越突出，汽车排放的尾气使得雾霾加剧、全球变暖，与此同时，汽柴油的价格也在不断攀升，这使得人们迫切希望找到一种清洁的燃料来替代汽油和柴油。天然气是一种储量极其丰富、燃烧污染小的清洁燃料，人们对天然气也越来越重视，天然气汽车的应用也越来越广泛。本论文结合山西省科技重大专项项目“LNG液化天然气重型载货车”对LNG发动机燃料供给系统中汽化器这一关键部件进行了仿真研究，解决了汽化器与发动机冷却液的匹配问题，以及LNG发动机的冷起动困难的问题。
　　LNG发动机燃料供给系统主要有两大类形式，即气缸外供气和气缸内供气。目前，市场上大部分LNG汽车采用前者，在这种燃料供给方式中汽化器是将LNG从液态变为气态的一种重要装置。本文以进气道多点喷射这种缸外供气形式作为研究的基础，详细介绍了各个组成部分的结构及原理;介绍了FLUENT仿真的理论基础;对发动机正常工作状态下汽化器与冷却液流量的匹配进行了仿真，经过研究之后发现当发动机冷却液的温度为90℃、LNG入口处的温度为111K的时候，冷却液适宜的流量范围为6L/min～10L/min;对发动机冷起动工况进行了研究，设计研究了一种新型电加热恒温控制汽化器，解决了汽车冷起动困难的问题。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 能源与环境问题

1．1．2 汽车问题

1．2 国内外发展现状

1．2．1 天然气汽车的研究及应用现状

1．2．2 液化天然气作为车用燃料的优势

1．2．3 天然气发动机燃料供给系统的研究及应用现状

1．3 论文研究的主要内容

第二章 LNG发动机燃料供给系统的组成

2．1 储液罐

2．2 车用LNG汽化器

2．3 减压阀

2．4 喷气阀

第三章 仿真的基本理论

3．1 Fluent简介

3．2 基本守恒方程

3．3 湍流模型

3．4 多项流模型

3．5 蒸发相变模型

3．6 FLUENT中的传热模拟

3．7 FLUENT的求解器设置

第四章 汽化器与冷却系统匹配的仿真分析

4．1 汽化器的建模

4．2 网格的划分

4．3 FLUENT中条件的设置

4．4 仿真的结果分析

第五章 冷起动情况下汽化器的汽化研究

5．1 发动机冷起动的研究

5．2 恒温汽化器的开发

5．2．1 系统工作原理

5．2．2 系统的硬件设计

5．2．3 系统的软件设计

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文